1、技術(shù)改造思路
如何利用先進(jìn)技術(shù)解決空壓機(jī)組運行中存在的不足，成為亟待解決的問題。具體改造思路如下：
(1)將空壓機(jī)的人工操作改為計算機(jī)操作。
(2)利用當(dāng)前成功的電控技術(shù)開發(fā)研制螺桿式空氣壓縮機(jī)組聯(lián)鎖控制系統(tǒng)，實現(xiàn)空壓機(jī)組的集中控制;各臺空壓機(jī)的運行參數(shù)24h實時在線監(jiān)測，實現(xiàn)空壓機(jī)異常即報警。
(3)利用變頻技術(shù)實現(xiàn)壓力穩(wěn)定、恒壓供風(fēng)，達(dá)到節(jié)約電能的目的。
(4)1臺變頻器經(jīng)過切換可拖動4臺空壓機(jī)，節(jié)約投資。
(5)在完善空氣壓縮機(jī)組電控的基礎(chǔ)上，實現(xiàn)空壓機(jī)房車間無人值守，安全管理上做到“無人則安、少人則安”。
(6)應(yīng)用集中控制與變頻控制技術(shù)，消除空壓機(jī)卸荷狀態(tài)的空載運行時間、減少空壓機(jī)啟動次數(shù)，達(dá)到節(jié)能、降低對設(shè)備沖擊的目的。
2、技術(shù)改造實施方案
空壓機(jī)組控制系統(tǒng)，包括工控機(jī)(上位機(jī))系統(tǒng)、微機(jī)控制系統(tǒng)(集控柜)、壓力、溫度傳感器、高壓變頻控制系統(tǒng)、高壓切換系統(tǒng)等。
(1)新建集中控制系統(tǒng)，在空壓機(jī)房安裝集中控制柜、監(jiān)視操作用工控計算機(jī)(上位機(jī))。其主要完成空氣壓縮機(jī)組遠(yuǎn)程參數(shù)的監(jiān)視、控制、運行參數(shù)設(shè)置、實時曲線、歷史報表查詢及其他數(shù)據(jù)的處理等功能。選用ACS4000型集控柜：由電源開關(guān)及熔斷器、觸摸顯示屏、PLC控制器、輸出繼電器、24V直流電源、通訊轉(zhuǎn)換模塊、指示及報警裝置等組成。高壓變頻器、高壓啟動柜、空氣壓縮機(jī)與集控柜通訊模塊通過通訊電纜進(jìn)行通訊，將空壓機(jī)運行、變頻器運行參數(shù)、高壓啟動柜電壓、電流、儲氣罐溫度傳輸?shù)郊毓襁M(jìn)行數(shù)據(jù)處理、顯示。根據(jù)運算數(shù)據(jù)控制空壓機(jī)與變頻器運行。運行狀況及各種參數(shù)、數(shù)據(jù)在上位機(jī)上顯示。
(2)在主供風(fēng)管路上安裝壓力變送器。主要是檢測供風(fēng)出口壓力并把壓力信號傳輸給集控柜PLC，PLC運算后根據(jù)總管壓力和空壓機(jī)運行狀態(tài)智能地控制變頻器的運行頻率，從而達(dá)到根據(jù)設(shè)定壓力范圍來控制空壓機(jī)的運行狀態(tài)的目的。
(3)增設(shè)高壓變頻器，控制空壓機(jī)在需要的工況下運行。
(4)增設(shè)高壓切換柜內(nèi)裝4臺高壓真空接觸器，與空氣壓縮機(jī)高壓啟動柜一一對應(yīng)，并相互閉鎖，達(dá)到有選擇性地控制空壓機(jī)在變頻狀態(tài)下運行的目的。
(5)空壓機(jī)組控制。
1)每臺空壓機(jī)啟動、停止、變頻狀態(tài)下運行均由PLC控制，PLC內(nèi)設(shè)空壓機(jī)運行程序。
2)工作方式設(shè)定為5種：就地啟動/停止、遠(yuǎn)程啟動/停止、緊急停機(jī)、聯(lián)機(jī)控制、單臺控制。
3)風(fēng)壓設(shè)定：5.5～6.2kg/cm2;空壓機(jī)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)范圍：電機(jī)額定轉(zhuǎn)速的60%～100%。
(6)空壓機(jī)啟動停止全部由PLC程序控制?？諌簷C(jī)運行規(guī)定，連續(xù)運行不得超過72h，按照空壓機(jī)編號設(shè)定主機(jī)1、主機(jī)2、主機(jī)3、主機(jī)4，程序控制每72h更換一次主機(jī)，輔機(jī)每24h更換一次。主機(jī)、輔機(jī)分別在工頻、變頻狀態(tài)下運行。變頻頻率達(dá)到50Hz、10min內(nèi)風(fēng)壓達(dá)不到設(shè)定值，該臺空壓機(jī)自動轉(zhuǎn)為工頻運行，同時啟動第3臺空壓機(jī)變頻運行，以控制風(fēng)壓穩(wěn)定?？諌簷C(jī)變頻方式運行頻率30Hz及以下達(dá)10min以上時，該臺空壓機(jī)自動停止運行，同時原輔機(jī)或主機(jī)自動轉(zhuǎn)為變頻方式運行。
3、技術(shù)關(guān)鍵及創(chuàng)新點
(1)工頻、變頻狀態(tài)下空壓機(jī)運行曲線的智能擬合。
(2)ACS400集控系統(tǒng)、高壓變頻的配合控制。
(3)變頻方式與工頻方式轉(zhuǎn)換控制。
(4)主機(jī)、輔機(jī)按時切換控制。
4、經(jīng)濟(jì)效益、社會效益分析
2011年1月系統(tǒng)改造完成并投入工業(yè)性運行，實現(xiàn)了多臺空壓機(jī)組聯(lián)動控制，運行狀況良好。
(1)節(jié)能降耗效果顯著：通過實際測定，技術(shù)改造后比原運行方式節(jié)能13%～15%，年節(jié)電耗43.2萬kW?h，約21.6萬元，節(jié)能效果明顯。
(2)實現(xiàn)了大型設(shè)備車間真正無人值守。機(jī)組自動24h穩(wěn)定高效運行，減少操作人員9人，年可節(jié)約人工費用54萬元。
(3)穩(wěn)定的壓力輸出，減少了對生產(chǎn)的影響，為礦井安全生產(chǎn)奠定基礎(chǔ)。
(4)維護(hù)量小，運行效率高。集控系統(tǒng)及變頻的投入運行減少了空壓機(jī)配件的磨損，延長了電機(jī)及空壓機(jī)的使用壽命，年可維修及配件費用可減少10余萬元。
(5)實時設(shè)備運行狀況，便于人員觀察和及時掌握，發(fā)生異常及時處理，避免機(jī)械事故的發(fā)生。(6)采用變頻控制，實測減少噪聲15dB，減少噪聲污染。
5、結(jié)語
高壓變頻器技術(shù)成功應(yīng)用于礦井空壓機(jī)控制，實現(xiàn)了空壓機(jī)組自動化控制與礦井的恒壓供風(fēng)，減少了崗位用工，提高了設(shè)備的運行效率，年節(jié)電耗43.2萬kW?h，節(jié)能效果顯著，降低了空壓機(jī)的噪音15dB，具有顯著的經(jīng)濟(jì)效益、社會效益和較高的推廣應(yīng)用價值。
